放射性元素为什么会自发放射线

1896年，法国科学家贝可勒尔研究硫酸双氧铀钾盐的荧光现象，想知道其中是否有X射线。他把铀盐放在用黑纸包起来的照相底片上，让太阳光的紫外线照射铀盐激发荧光，如果该荧光中含有X射线，就会穿过黑纸使照相底片感光，结果感光了，贝可勒尔以为是X射线的作用。可是，有一次连续几天阴雨不见太阳，他的实验无法重复进行，把铀盐的黑纸包着的照相底片放进抽屉里，过几天他冲洗底片发现已被强烈辐射作用变得很黑。于是发现了铀的放射性，对人类认识微观世界，特别是原子核做出很大贡献。

放射性是原子核自发地放射出某些射线的现象，这些射线主要有α、β和γ，还有正电子、质子、中子、中微子等。α射线是高速运动的带正电荷的氦核粒子，它电离作用大，贯穿本领小，穿不过一张薄纸；β射线是高速运动的电子流，电离作用小，穿不透一张薄金属片；γ射线是波长很短的电磁波，电离作用小而贯穿能力强，可穿透1厘米厚的铅板。现在已经知道许多天然和人工合成的同位素都具有放射性，能自发放射出射线的同位素（现在常叫核素）称为放射性同位素（核素），也叫不稳定同位素（核素）。化学上把一种元素通过放射线变成另一种无素的现象称为放射性衰变，例如，铀-235经过11次连续衰变，最后变为铅-207这种稳定同位素。

实验表明，温度、压力、磁场、化学催化剂等，都不能影响同位素的放射性。因为这些因素只能引起原子核外电子状态的变化，而放射现象是由于原子核内部各粒子（核子）组成，相互作用和变化所引起的。长期以来人们一直在探索放射性核素自发产生射线的原因和微观机制（过程）。

现已知道，组成原子核的中子、质子等统称为核子，核子通过核力相互作用形成原子核。核力是很复杂的相互作用，核力是一种近程力，两个核子相距2～5费米（1费米为10-15米）时彼此为弱吸引力；1～2费米时是强吸引力，比质子间的库仑力大得多，足以克服质子间的库仑排斥力；0.4～0.5费米时是排斥力。放射现象与衰变过程有关，在α放射时，衰变过程是由原子核通过强相互作用和隧道效应发射α粒子而发生的。β放射伴随着β衰变过程，它分为三种类型，一是放出电子和反中微子的；二是放出正电子和中微子的；三是俘获一个轨道电子并放出一个中微子。β衰变是通过弱相互作用而发生的。